Structure du trioxyde de soufre (SO3), propriétés, risques, utilisations

Il Trioxyde de soufre Il s'agit d'un composé inorganique formé par l'union d'un atome de soufre et de 3 atomes d'oxygène (O). Sa formule moléculaire est ainsi₃. À température ambiante, le SO₃ C'est un liquide qui dégage des gaz dans l'air.

La structure du SO₃ Gazeux est plat et symétrique. Les trois oxygène sont situés équitablement autour du soufre. So₃ Réagit violemment avec l'eau. La réaction est exothermique, ce qui signifie que la chaleur est produite, en d'autres termes, beaucoup est chauffé.

Molécule de trioxyde de soufre donc₃. Auteur: Benjah-bmm27. Source: Wikimedia Commons.

Quand le SO₃ Le liquide refroidit, il devient un solide qui peut avoir trois types de structure: alpha, bêta et gamma. Le plus stable est l'alpha, sous forme de couches avec l'autre constituant un réseau.

Le trioxyde de soufre gazeux est utilisé pour préparer l'acide sulfurique fumer, également appelé huile, en raison de sa ressemblance d'huile ou de substance huileuse. Une autre de ses applications importantes réside dans la sulfonation des composés organiques, c'est-à-dire l'ajout de groupes -SO₃- à ceux-là. Ainsi, des produits chimiques utiles peuvent être préparés comme des détergents, des colorants, des pesticides, entre autres.

So₃ C'est très dangereux, cela peut provoquer de graves brûlures, des yeux et des dommages cutanés. Il ne doit pas non plus être inhalé ou ingéré car il peut provoquer la mort par des brûlures internes, dans la bouche, l'œsophage, l'estomac, etc.

Pour ces raisons, il doit être manipulé avec une grande prudence. Vous ne devez jamais contacter l'eau ou les matériaux combustibles tels que le bois, le papier, les tissus, etc., Eh bien, le feu peut être produit. Il ne doit pas non plus être jeté ou égouttement en raison du danger d'explosion.

So₃ Le gazeux généré dans les processus industriels ne doit pas être libéré dans l'environnement, car il s'agit de l'une des responsables des pluies acides qui ont déjà endommagé de grandes extensions de forêts dans le monde.

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Structure

La molécule de trioxyde de soufre donc₃ À l'état gazeux, il a une structure triangulaire plate.

Cela signifie que le soufre et trois oxygène se trouvent dans le même plan. De plus, la distribution de l'oxygène et de tous les électrons est symétrique.

Starcutures de résonance de Lewis. Les électrons sont équitablement distribués dans le SO₃. Auteur: Marilú Stea.

À l'état solide, trois types de structure SO sont connus₃: Alfa (α-SO₃), bêta (β-so₃) et gamma (γ-so₃).

La forme gamma γ-so₃ contient des coupe-cycliques, c'est-à-dire trois unités de SO₃ Ensemble de la formation d'une molécule cyclique ou en forme de cycle.

Molécule annulaire du type de trioxyde de soufre solide gamma. Auteur: Marilú Stea.

La phase bêta β-so₃ Il a des chaînes hélicoïdales infinies de tétraède de composition donc₄ uni les uns avec les autres.

Structure d'un type de trioxyde de soufre solide bêta. Auteur: Marilú Stea.

Le moyen le plus stable est Alpha α-SO₃, Similaire à la version bêta mais avec une structure de couche, les chaînes unies formant un réseau.

Nomenclature

-Trioxyde de soufre

-Anhydride sulfurique

-Oxyde sulfurique

-Swin₃ Gamma, γ-so₃

-Swin₃ bêta, β-so₃

-Swin₃ Alfa, α-SO₃

Propriétés physiques

État physique

À température ambiante (environ 25 ºC) et la pression atmosphérique, le SO₃ C'est un liquide incolore qui émet des fumées dans l'air.

Quand le SO₃ Le liquide est pur à 25 ºC est un mélange de SO₃ monomère (une seule molécule) et trimérique (3 molécules liées) de formule S₃SOIT₉, Aussi appelé SO₃ Gamma γ-so₃.

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Lors de la baisse de la température, si le SO₃ Il est pur lorsqu'il atteint 16,86 ºC, il se solidifie ou gèle γ-SO₃, Aussi appelé "So Ice₃".

S'il contient de petites quantités d'humidité (même des traces ou des quantités extrêmement petites) le SO₃ Polymérise la bêta β-s₃ qui forme des cristaux avec une luminosité soyeuse.

Ensuite, plus de syndicats sont formés en générant la structure α-SO₃, qui est un solide cristallin sous forme d'aiguilles qui ressemblent à l'amiante ou à l'amiante.

Lorsque l'alpha et la fonte des bêta génèrent du gamma.

Poids moléculaire

80,07 g / mol

Point de fusion

Swin₃ Gamma = 16,86 ºC

Point triple

C'est la température à laquelle les trois états physiques sont présents: solide, liquide et gazeux. Sous la forme alpha, le point triple est à 62,2 ºC et en bêta, il est à 32,5 ºC.

En chauffant la forme alpha, cela a une plus grande tendance à sublimer que à fondre. Sublimimar signifie passer directement de l'état solide vers le soda, sans passer par l'état liquide.

Point d'ébullition

Toutes les formes de SO₃ bouillir à 44,8 ºC.

Densité

So₃ Le liquide (gamma) a une densité de 1 9225 g / cm³ à 20 ºC.

So₃ Gaseous a une densité de 2,76 par rapport à l'air (air = 1), indiquant qu'il est plus lourd que l'air.

La pression de vapeur

Swin₃ Alfa = 73 mm Hg à 25 ºC

Swin₃ Beta = 344 mm Hg à 25 ° C

Swin₃ Gamma = 433 mm Hg à 25 ºC

Cela signifie que la forme gamma a tendance à s'évaporer plus facilement que la version bêta et cela que l'alpha.

La stabilité

La forme alpha est la structure la plus stable, les autres sont métastables, c'est-à-dire qu'ils sont moins stables.

Propriétés chimiques

So₃ réagit énergiquement avec l'eau pour donner de l'acide sulfurique H₂Swin₄. Lorsque vous réagissez, il y a très de chaleur pour que la vapeur d'eau soit rapidement détachée du mélange.

Être exposé à l'air le so₃ absorber rapidement l'humidité, émettant des vapeurs denses.

C'est un agent déshydratant très fort, cela signifie qu'il élimine facilement l'eau des autres matériaux.

Le soufre du SO₃ Il a une affinité pour les électrons libres (c'est-à-dire des électrons qui ne sont pas dans un lien entre deux atomes), il a donc tendance à former des complexes avec des composés qui les possèdent comme la pyridine, la triméthylamine ou le dioxane.

Complexe entre le trioxyde de soufre et la pyridine. Benjah-bmm27 [domaine public]. Source: Wikimedia Commons.

En formant des complexes, le soufre prend «emprunté» les électrons de l'autre composé pour satisfaire leur absence. Le trioxyde de soufre est toujours disponible dans ces complexes, qui sont utilisés dans les réactions chimiques pour fournir ainsi₃.

Il s'agit d'un puissant réactif sulfonant des composés organiques, ce qui signifie qu'il sert à ajouter facilement un groupe -SO₃- Aux molécules.

Il réagit facilement avec les oxydes de nombreux métaux pour donner des sulfates de ces métaux.

Il est corrosif envers les métaux, les tissus animaux et végétaux.

So₃ C'est un matériau difficile à gérer pour plusieurs raisons: (1) son point d'ébullition est relativement faible, (2) a tendance à former des polymères solides à des températures inférieures à 30 ºC et (3) a une réactivité élevée envers presque toutes les substances organiques Et l'eau.

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Il peut polymériser de manière explosive s'il ne contient pas de stabilisateur et il y a une présence d'humidité. Comme les stabilisateurs, le diméthylsulfate ou l'oxyde de bore sont utilisés.

Obtention

Il est obtenu par la réaction à 400 ºC entre le dioxyde de soufre₂ et oxygène moléculaire ou₂. Cependant, la réaction est très lente et les catalyseurs sont nécessaires pour augmenter la vitesse de ce.

2 Alors₂ + SOIT₂ ⇔ 2 SO₃

Parmi les composés qui accélèrent cette réaction figurent le Pt Pt-Metal Pt, le vanadium pentoxyde V₂SOIT₅, Oxyde ferrique₂SOIT₃ et oxyde nitrique.

Applications

En préparation de pétrole

L'une de ses principales applications consiste à préparer l'huile ou l'acide sulfurique de l'huile ou de la fumée, appelée car elle émet des vapeurs visibles à l'œil nu. Pour l'obtenir, le SO est absorbé₃ Dans l'acide sulfurique concentré H₂Swin₄.

PU-sulfurique oléum ou tabagisme. Vous pouvez voir la fumée blanche sortir de la bouteille. W. Oelen [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]. Source: Wikimedia Commons.

Cela se fait dans des tours spéciales en acier inoxydable où de l'acide sulfurique concentré (qui est liquide)₃ Gaseous monte.

Le liquide et le gaz entrent en contact et rejoignent, formant l'oléum qui est un apparence grasse liquide. Cela a un mélange de h₂Swin₄ Et ainsi₃, mais il possède également des molécules d'acide disulfurique H₂S₂SOIT₇ et trisulfuric h₂S₃SOIT_dix.

Dans les réactions de sulfonation chimique

La sulfonation est un processus clé dans les applications industrielles à grande échelle pour la fabrication de détergents, de surfactants, de colorants, de pesticides et de produits pharmaceutiques.

So₃ Il sert d'agent sulfonant pour préparer des huiles sulfonées et des détergents alkyl-angal-sulfonés, entre autres composés. Vous trouverez ci-dessous la réaction de sulfonation d'un composé aromatique:

Arh + donc₃ → ARSO₃H

Sulfonation de la benzène avec SO₃. Pedro8410 [cc by-sa 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]. Source: Wikimedia Commons.

Pour les réactions de sulfonation, l'oléum peut être utilisé₃ sous la forme de ses complexes avec de la pyridine ou de la triméthylamine, entre autres.

Dans l'extraction des métaux

Gaz₃ Il a été utilisé dans le traitement des minéraux. Les oxydes métalliques simples peuvent devenir des sulfates beaucoup plus solubles lorsqu'ils les traitent avec SO₃ à des températures relativement basses.

Les minéraux de soufre tels que la pyrite (sulfure de fer), les voies₃ Permet à ces métaux facilement et à faible coût.

Le fer, le nickel et les sulfures de cuivre réagissent avec SO GAS₃ Même à température ambiante, formant les sulfates respectifs, qui sont très solubles et peuvent être soumis à d'autres processus pour obtenir du métal pur.

Dans plusieurs utilisations

So₃ Il sert à préparer l'acide chlorosulfurique également appelé acide chlorosulfonique HSO₃CL.

Le trioxyde de soufre est un oxydant très puissant et est utilisé dans la fabrication explosive.

Des risques

Pour la santé

So₃ C'est un composé hautement toxique par toutes les routes, c'est-à-dire l'inhalation, l'ingestion et le contact cutané.

Irrita et corrode les muqueuses. Provoque la peau et les yeux. Ses vapeurs sont très toxiques lorsqu'ils sont inhalés. Des brûlures internes sont produites, des difficultés respiratoires, des douleurs thoraciques et un œdème pulmonaire.

Peut vous servir: butanone: structure, propriétés et utilisationsLe trioxyde de soufre SO3 est très corrosif et dangereux. Auteur: Openicons. Source: Pixabay.

C'est toxique. Son ingestion génère une brûlure grave, l'œsophage et l'estomac. De plus, on soupçonne qu'il est cancérigène.

Feu ou explosion

Il représente le danger des incendies lorsqu'il entre en contact avec des matériaux biologiques tels que le bois, les fibres, le papier, l'huile, le coton, entre autres, surtout s'ils sont humides.

Il y a aussi un risque si vous entrez en contact avec des bases ou des agents réducteurs. Il est combiné avec de l'eau de manière explosive, formant de l'acide sulfurique.

Le contact avec les métaux peut produire de l'hydrogène gaz₂ ce qui est très inflammable.

Il doit être évité dans les vaisseaux en verre pour éviter une éventuelle rupture violente du récipient.

Impact environnemental

So₃ Il est considéré comme l'un des plus grands polluants présents dans l'atmosphère terrestre. Cela est dû à son rôle dans la formation d'aérosols et sa contribution aux pluies acides (en raison de la formation d'acide sulfurique H₂Swin₄).

Forêt endommagée par des pluies acides en République tchèque. Lovecz [domaine public]. Source: Wikimedia Commons.

So₃ Il se forme dans l'atmosphère en raison de l'oxydation du dioxyde de soufre₂. Quand le SO est formé₃ Cela réagit rapidement avec l'eau pour former l'acide sulfurique h₂Swin₄. Selon des études récentes, il existe d'autres mécanismes de transformation SOS₃ Dans l'atmosphère, mais en raison de la grande quantité d'eau présente dans celui-ci, le SO est toujours considéré₃ Principalement converti en h₂Swin₄.

So₃ Gas ou déchets gazeux industriels qui les contient ne doivent pas être téléchargés dans l'atmosphère car c'est un contaminant dangereux. C'est un gaz extrêmement réactif et, comme cela a déjà été dit ci-dessus, en présence d'humidité de l'air le SO₃ Il devient l'acide sulfurique h₂Swin₄. Par conséquent, dans l'air le SO₃ persiste sous forme d'acide sulfurique formant de petites gouttelettes ou des aérosols.

Si les gouttelettes d'acide sulfurique pénètrent dans les voies respiratoires de l'humain ou des animaux, ils se développent rapidement à cause de l'humidité présente, ils ont donc la possibilité de pénétrer les poumons. L'un des mécanismes par le brouillard acide de H₂Swin₄ (il en est ainsi₃) Il peut produire une forte toxicité parce que le pH extracellulaire et intracellulaire des organismes vivants (plantes, animaux et être humain) change).

Selon certains chercheurs, alors brouillard₃ C'est la cause de l'augmentation des asthmatiques dans une région du Japon. Le brouillard de SO₃ Il a un effet très corrosif sur les métaux, de sorte que les structures métalliques construites par l'être humain telles que certains ponts et constructions peuvent être très affectées.

So₃ Le liquide ne doit pas être jeté dans le drainage des eaux sales ou des égouts. S'il est versé dans les égouts, vous pouvez créer un danger de feu ou d'explosion. S'il est renversé par accident, un flux d'eau ne doit pas être dirigé vers le produit. Il ne doit jamais être absorbé par la sciure ou un autre carburant absorbant, car il peut générer des incendies.

Il doit être absorbé dans le sable sec, la terre sèche ou d'autres absorbants inertes totalement secs. So₃ Il ne doit pas être versé dans l'environnement et ne devrait jamais entrer en contact avec cela. Il doit être maintenu loin des sources d'eau car cela produit de l'acide sulfurique qui est nocif pour les organismes aquatiques et terrestres.

Les références

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